在工业装备、桥梁结构、能源设施等多个关键领域,螺栓作为连接与承载的重要构件,其预紧力状态直接关系到结构的稳定性与安全性。螺栓松动可能导致设备振动加剧、结构疲劳甚至灾难性失效,因此,螺栓状态监测一直是工程健康管理的重要课题。
然而,传统的螺栓监测手段,如应变计、电阻式传感器等,面临着布线难、供电难、维护难三大技术瓶颈。随着无源无线技术的快速发展,一种更灵活、更可靠、更适合工程现场的解决方案正逐渐成熟。
传统螺栓监测的难题
布线复杂
螺栓通常分布在设备表面、边缘甚至狭小空间,如风机叶轮、压力容器法兰、桥梁节点等。大量的布线不仅影响结构美观和操作空间,还极易在长期运行中受损,降低可靠性。
供电困难
安装于螺栓上的传感器多需持续供电,传统做法要么依赖电池,要么接入外部电源。这在密封、高温或移动结构中极其困难,而且电池更换带来额外维护成本和安全风险。
长期维护压力大
传感器一旦安装在设备内部或高空结构上,定期校准、电池更换或线路检查都极具挑战,往往难以实现闭环管理。
(无源无线方案如何解决传统螺栓监测的供电与布线难题? 图源:摄图网)
无源无线技术带来变革式突破
无源无线传感器技术的核心特性是无需外部电源供电,通过读取设备发出的电磁激励信号进行激活和通信。这一特性使其在螺栓监测中具备天然优势:
免布线、无需电池,显著简化系统安装;
体积小、可嵌入式部署,不影响螺栓正常使用;
可远程读取数据,适合高空、密闭、危险环境应用;
低维护成本,使用寿命可达多年甚至“终身免维护”。
实际应用场景
高压法兰螺栓在线监测
石化装置中大量采用法兰连接,高温、高压、剧烈振动极易引起螺栓松动。采用无源无线传感器可实现对关键螺栓的实时张力监测,监控密封状态变化,预防泄漏事故。
风力发电塔筒连接监测
风机塔筒的螺栓连接长期承受风载、振动和温差冲击。传统人工扭矩检查费时费力,且容易遗漏。安装无源无线传感器后,可在不停机条件下定期远程读取螺栓受力状态,提升风场整体可靠性。
铁路轨道扣件与桥梁节点监测
铁路桥梁结构中的关键连接节点,长期受载荷和环境侵蚀影响。通过安装无源无线传感标签,可以长期追踪每一组螺栓的张紧状态,结合监测平台实现智能预警,替代人工巡检。
(无源无线方案如何解决传统螺栓监测的供电与布线难题? 图源:摄图网)
螺栓虽然是最普通的连接件,但却承担着结构安全的第一道防线。传统监测方式在布线与供电上的天然劣势,限制了大范围实时监测的实现。而无源无线方案,凭借其“无源、无线、免维护”的特性,正逐步打破这些限制,为结构健康监测打开新的局面。
未来,随着感知精度的提升与平台集成能力的增强,无源无线螺栓监测将成为智能制造、智慧运维和数字化工程中的标配工具,全面提升工程结构的安全系数与管理效率。